О лазерной сварке

Лазерная сварка (усиление света за счет излучения стимулированного излучения), возможно, является последним дополнением к постоянно растущему семейству сварочных процессов. Лазерный луч является сильно направленным, сильным, монохроматическим (с одной длиной волны) и когерентным, то есть все волны находятся в фазе. Этот луч может быть сфокусирован на очень маленькую точку, что дает очень высокую плотность энергии, которая может достигать 10 ⁹ Вт / мм ².

Если есть необходимость кроить металл, лазерный станок раскроя LaserCut отлично справится с этой задачей.

Следовательно, лазерный луч может расплавить или испарить любой известный материал, например, электронный луч. Есть три основных типа лазеров: твердотельный лазер, газовый лазер и полупроводниковый лазер. Тип лазера зависит от источника лазера.

В твердотельных лазерах используются кристаллы, такие как рубин, сапфир, и некоторые искусственно легированные кристаллы, например, стержни из иттриевого алюминия с неодимом (Nd-YAG). Твердотельный лазер был первым успешным лазером, и его легко объяснить лазерный механизм одного из этих лазеров, например, рубинового лазера.

Принцип и механизм лазерной сварки:

Функция лазера — усиливать свет. Обычный свет нельзя использовать в качестве лазерного, потому что лучистая энергия от обычного источника света непостоянна и распределяется в широком спектральном диапазоне, а одноцветных монохроматических источников не существует. Из-за разной длины волн разных цветов, которые составляют обычный свет, невозможно совместить его с резким фокусом без ущерба для интенсивности.

Поэтому для своей работы лазер зависит от излучения излучения, стимулированного или индуцированного поглощением электромагнитной энергии или частиц энергии, называемых фотонами, из атомов. Когда эта энергия поглощается, электроны в атоме увеличивают свое вращение и расширяют свои орбиты, заставляя атом находиться в возбужденном состоянии.

Это возбужденное состояние недолговечно, и атом сразу же возвращается на промежуточный уровень или в метастабильное состояние. При этом падении атом теряет свою тепловую энергию, но сохраняет энергию фотона. Сразу после этого атом самопроизвольно и случайным образом переходит в основное состояние, высвобождая энергию фотона или квантовую энергию в виде света, как показано на рис. 14.17. Это автоматическое возвращение к исходному уровню энергии без какой-либо стимуляции называется спонтанным излучением.

Пока атом находится в возбужденном состоянии, он может быть индуцирован или стимулирован к излучению фотона падающей волной внешнего фотона, энергия которого точно равна энергии фотона, выпущенного атомом в случае спонтанного излучения. Это то, что называется индуцированным или вынужденным излучением.

Следовательно, падающая волна усиливается волной, испускаемой возбужденным атомом. Для получения лазерного луча важно, чтобы излучаемая волна точно совпадала по фазе с волной, его вызывающей. Таким образом, лазеры могут преобразовывать электрическую, тепловую или химическую энергию в монохроматическое и когерентное излучение в ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной областях электромагнитного спектра.

Среди твердотельных лазеров, используемых в промышленных целях, материалом для генерации часто является рубин. Рубин — это оксид алюминия, в котором около 0–5% состоит из атомов хрома. Атомы хрома не только обеспечивают активные ионы для действия лазера, но также придают рубину характерный красный цвет. Ионы хрома излучают красный свет при стимуляции зеленым светом. Чтобы лазерное воздействие имело место, процесс вынужденного излучения должен происходить чаще, чем противоположный процесс поглощения фотонов. Согласно квантовой теории, вероятность возникновения этих двух процессов зависит только от относительной заселенности соответствующего энергетического уровня согласно соотношению Больцмана.